MgZrO3 tozlarının kimyasal olarak üretilmesi ve uygulamaya aktarılması

Abstract

ÖZET Anahtar Kelimeler: MgZrÛ3 tozu, Termal Bariyer Kaplamalar ve Plazma Sprey Gaz türbinleri ve uzun zaman yüksek sıcaklıklara maruz kalan yanma odalarında çoğunlukla özel süper alaşımlar kullanılmaktadır. Ancak, çalışma sıcaklığı sistemin termal verimini geliştirmek için arttığında süper ısıya dayanıklı malzemelere ihtiyaç duyulmaktadır. İleri teknoloji seramikleri termal bariyer kaplama teknolojisinin geliştirilmesiyle özellikle bu alanda ilgi çekmektedir. Seramik kaplamaların başlıca avantaj lan ısıya, oksidasyona, sıcak korozyona ve erozyona karşıda süper direnç sağlamaktır. Son yıllarda gaz türbinlerinin yanma odası, türbin panelleri ve dizel motorlarının silindir kapağı, pistonlar ve sübaplardan oluşan yanma odası elemanları CaO, MgO, Y203, Ce02 ile stabilize edilmiş Zr02, MNiCrAlY (M=Co, Fe) ara bağlayıcı ile kaplanarak termal izolasyon sağlamaktadır. Termal bariyer amaçlı kullanılan bu ileri teknoloji malzemelerinin çalışma ortamında süper performans göstermesi için hammaddeden itibaren üretilen tozların karakteristik özelliklerinin bilinmesi, optimize edilmesi ve plazma püskürtülmüş kaplamaların özelliklerinin bilinmesi malzeme kalitesi açısından önemlidir. Bu çalışmada, termal bariyer kaplama tozu olarak MgZrÛ3 tozu kimyasal yolla üretilmiştir. Üretilen tozların tane boyut dağılımı, X- ışınlan, SEM ve EDS analizleri elde edilerek karakterize edilmiştir. Daha sonra üretilen bu tozlar piston malzemesi olan Al-Si alaşımı üzerine NiCrAl ara bağlayıcı kullanılarak plazma sprey kaplama teknolojisiyle kaplanmış ve kaplanan numunenin yüzey pürüzlülüğü, porozite ve ergimemiş partikül miktan belirlenmiştir. Ayrıca üretilen tozlardan elde edilen kaplama numunesi ile METCO tozu ile elde edilen kaplama numunelerinin özellikleri karşılaştmlmıştır. Elde edilen sonuçlarda faz yapısı ve tane morfolojisi bakımından kimyasal yolla başanlı bir şekilde MgZrC»3 tozu üretilmiş, fakat SAÜ tozu ile üretilen kaplamadaki porozite miktanmn METCO tozu ile üretilen kaplamaya göre daha yüksek çıktığı görülmüştür. xii

PRODUCTION OF MgZrOj POWDERS BY CHEMICAL METHODS AND THEIR APPLICATION SUMMARY Keywords: MgZrÜ3 powders, Thermal Barrier Coating and Plasma Spray. Super alloys have been successfully used in hot gas turbine section of gas turbine and diesel engine. However, operating temperature is increased to improve for productivity of system, required super thermal insulating materials. Advanced ceramics show attracted attention together with improving thermal barrier coating technology. The main advantage of advanced ceramics are to provide thermal resistance, hot corrosion, erosion and oxidation resistance in coated materials. Recently, the hot gas turbine section of gas turbines and turbine blades has been coated with CaO, MgO, Y2O3 and Ce02 stabilized Zr02 for thermal isolation. NiCrAlY are used as a bond coat in order to increase adhesion between the ceramic coating and the substrate. Thermal barrier coatings were applied with plasma spray technique for increasing productivity of engine. This advanced ceramics show super performance if characteristic properties of production powders are known and properties of plasma sprayed coatings are optimized. In this study, MgZr03 powders were produced by chemical methods as a thermal barrier coating powder. The microstructure properties of powders were investigated by means of an optical microscope, SEM, EDS analysis and X-ray diffractometry. The produced powders were coated on Al-Si (LM13) piston alloys by plasma spray method and microstructure of coated sample, thickness, metallographic properties and microhardness of coatings were characterized using an optical microscopy, SEM, X-Ray Diffraction, and Vickers microhardness tester. The surface roughness of the coated samples are measured by pertometer. Properties of coating obtained from produced powders were compared with samples produced from METCO powders. The results showed, that MgZrÛ3 powders have been produced successfully by chemical methods in respect to phase analysis and grain morphology, but porosity content of coatings produced from SAU powders are higher than that of METCO powders. XIII